時效硬化對6021-T4鋁板成形性能影響及沖壓工藝穩(wěn)健設(shè)計.pdf

1、隨著能源、環(huán)保等方面的形勢日益嚴(yán)峻，迫使汽車必須減輕自身重量來實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。為了滿足汽車輕量化的發(fā)展要求，越來越多的輕量化材料被應(yīng)用到汽車上，而鋁合金板因其密度小，耐腐蝕，烘烤硬化等特點而成為各大汽車廠用來替代鋼板減輕車重的首選。由于鋁合金板與鋼板材質(zhì)不同，使得車身用鋁合金板與鋼板在力學(xué)性能上存在較大的差異，所以不能套用傳統(tǒng)鋼板的沖壓成形數(shù)值模擬理論和工藝設(shè)計經(jīng)驗或標(biāo)準(zhǔn)對鋁合金車身零件進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計。并且由于鋁板存在時效硬化現(xiàn)象

2、，其材料參數(shù)會隨著存放時間增長而發(fā)生變化，導(dǎo)致沖壓成形后，零件質(zhì)量不穩(wěn)定。因此，解決上述鋁合金板在汽車車身上應(yīng)用出現(xiàn)的問題，對于實現(xiàn)汽車輕量化具有重大意義。
　　本文首先對汽車車身用鋁板的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，全面系統(tǒng)地介紹了板料沖壓成形數(shù)值模擬的有限元原理，重點分析了鋁板沖壓成形數(shù)值模擬的幾個關(guān)鍵技術(shù)，在前人經(jīng)驗和研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)了一套適合鋁板沖壓成形的數(shù)值模擬理論。
　　由于鋁板存在時效硬化現(xiàn)象，其材料參數(shù)是隨著存放

3、時間的增長而發(fā)生變化。為了研究時效硬化對鋁板成形性能的影響，本文分別對剛出廠、存放3個個月和存放6個月的鋁板進(jìn)行杯突試驗和拉伸試驗，分析時效硬化造成的6021-T4鋁板材料參數(shù)變化趨勢，以及對其沖壓成形性能的影響。結(jié)果的分析表明，時效硬化會使得鋁板的沖壓成形性能變差。
　　因為車身用鋁合金板與鋼板在力學(xué)性能上存在較大的差異，所以鋁板和鋼板在沖壓工藝的設(shè)計過程中也必然存在區(qū)別。本文根據(jù)鋁合金板的特點，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗對上海通用某車身

4、結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了沖壓工藝的設(shè)計，分析了鋁板與鋼板在沖壓工藝設(shè)計上的區(qū)別。
　　時效硬化造成的鋁板材料參數(shù)變動，導(dǎo)致鋁板沖壓成形不穩(wěn)定，零件合格率低。本文在設(shè)計車身結(jié)構(gòu)件的沖壓工藝后，繼續(xù)對其進(jìn)行穩(wěn)健性優(yōu)化。在介紹了穩(wěn)健設(shè)計的概念和基本理論后，對田口方法進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，確定了基于田口方法的穩(wěn)健設(shè)計步驟。采用田口方法對車身結(jié)構(gòu)件的沖壓工藝參數(shù)進(jìn)行了穩(wěn)健設(shè)計，在不增加模具的設(shè)計和制造成本的前提下，提高了該鋁合金車身結(jié)構(gòu)件的沖壓成形穩(wěn)健性，